LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості металу шва при зварюванні електродами з кислим покриттям шляхом застосування чавунного порошку

Частина графіту, що перейшла у зварювальну ванну може її розкислювати, ненабагато зменшуючи кількість неметалічних включень.

Вміст SiO2, FeO, і Al2O3 у наплавленому металі плавно зменшується із збільшенням вводу вуглецю, як у вигляді графіту (Г), так і у складі чавунного порошку (ЧП), але в останньому випадку зниження вмісту включень більш суттєве (рис. 2).

Вміст MnO у наплавленому металі суттєво відрізняється для двох видів використаного вуглецю. Так із збільшенням введеного чавунного порошку вміст MnO зменшується, а у випадку графіту зростає.

Результати хімічного аналізу і випробувань механічних властивостей наплавленого металу показують, що при використанні чавунного порошку у кількості, що не перебільшує розрахункову не відбувається збільшення вмісту вуглецю у наплавленому металі понад 0,12 %, а механічні властивості знаходяться на рівні вимог до типу Э46 по ГОСТ 9467.

Рис. 2. Залежність вмісту оксидних включень у наплавленому металі від еквівалентного вмісту вуглецю в електродах.

Дослідження впливу гранулометричного складу чавунного порошку на вміст вуглецю у наплавленому металі показало, що він має суттєвий вплив на кінцевий вміст вуглецю, деякий вплив має товщина покриття електродів, а провідна роль належить вмісту вуглецю у чавунному порошку. Математична обробка результатів повного факторного експерименту типу 23, де змінними були гранулометричний склад чавунного порошку (Х1), товщина покриття електродів (Х2) і вміст вуглецю в чавунному порошку (Х3) дозволила отримати рівняння регресії:

У = 0,0815 + 0,0065Х1 – 0,0016Х2 + 0,0194Х3,

яке дає можливість оцінити значимість впливу окремих факторів на вміст вуглецю в наплавленому металі. При розробці ільменітових електродів необхідно використовувати чавунний порошок мілкої та середньї фракції, що просівається через сито № 028 по ГОСТ 6313. Товщину покриття електродів треба вибирати по верхньому рівню допуску.

У четвертому розділі наведені результати розробки шлакової і легуючої системи електродів ільменітового виду. Використання нової мінеральної сировини України – цеоліту, що має типову оксидну формулу (Na2K2Ca)OAl2O310SiO28H2O і мергелю, що являє собою глинисто-карбонатну породу, яка містить 50-70 % карбонатних мінералів (кальциту, доломіту) і 25-50 % глинистих мінералів, дозволило замінити дефіцитні в Україні слюду і магнезит відповідно. При цьому значно покращилися зварювально-технологічні властивості електродів.

Розробка нової газошлакової і легуючої системи покриття полягала у використанні поряд з відомими компонентами ільменітом, феромарганцем, тальком і глиною нових – цеоліту, мергелю, деревинного борошна, а в якості додаткового розкислювача і наповнювача – чавунного порошку. В результаті оптимізації зварювально-технологічних властивостей і механічних характеристик наплавленого металу 5-ти варіантів електродів встановлено, що найкращі властивості мають електроди, які містять: ільменітовий концентрат 44 %; мергель 10 %; феромарганець 18 %, чавунний порошок 10 %, цеоліт 2 %; тальк 9 %, глину 5 % деревинне борошно 2 %. Розробленим електродам присвоєна марка ІНСО –6 і вони пройшли подальші комплексні випробування у порівнянні з ільменітовими і рутиловими електродами.

Дослідження зварювально-технологічних властивостей і показників плавлення показало, що ільменітові електроди з чавунним порошком можуть використовуватись як універсальні, переважно у монтажних умовах для зварювання відповідальних конструкцій із вуглецевих сталей. По показникам продуктивності плавлення нові електроди рівноцінні рутиловим марок МР-3 і АНО-4.

У п'ятому розділі наведені результати виробничого випробування виготовлення і використання розроблених електродів. Для порівняння техніко- економічної доцільності впровадження критерієм є ціна кілограму наплавленого металу. Розрахунок показав, що вартість 1 кг наплавленого металу електродів ІНСО-6 на 1,22 грн, або на 25 % нижча ніж у електродів МР-3, що можна пояснити використанням більш дешевої сировини, зменшенням витрат на зачистку зварних швів і збільшенням продуктивності праці.

Електроди ІНСО-6 пройшли випробування на Харківському тракторному заводі, ВАТ "Турбоатом" і впроваджені у виробництво на Д.П. "Завод ім Малишева", м. Харків. Економічний ефект склав 91,5 тис. грн. на рік.


ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

  • У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми, що виявляється в удосконаленні системи розкислення металу шва при зварюванні електродами з кислим покриттям шляхом застосування в якості додаткового розкислювача вуглецю у складі чавунного порошку, який вводиться електродне покриття. Це дозволило підвищити механічні властивості металу шва до рівня вимог, що відповідають типу Э46 і значно розширити можливості використання більш дешевих ільменітових електродів для зварювання відповідальних конструкцій із вуглецевих і низьколегованих сталей.

  • Аналіз стану питання показав, що в теперішній час у зв'язку з дефіцитністю рутилового концентрату актуальним є питання вибору раціональної системи розкислення металу шва ільменітових електродів для забезпечення рівня його міцності і пластичності на рівні електродів з рутиловим покриттям.

  • Вперше, методом термодинамічного аналізу окислювально-відновлювальних реакцій в трьох фазах при однакових температурах встановлено, що при зварюванні плавленням ефективніше використовувати в якості розкислювача вуглець у зв'язаному стані, у вигляді чавунного порошку.

  • Теоретично встановлено і експериментально доведено, що TiO2 може слугувати додатковим окислювачем вуглецю в чавуні, поряд з FeО при використанні його в електродних покриттях ільменітового виду.

  • Розроблено розрахунковий метод визначення максимально можливого вмісту чавунного порошку в електродному покритті, при вмісті в наплавленому металі не більше 0,12 % вуглецю. Встановлена і практично підтверджена залежність вмісту вуглецю в наплавленому металі від окислювальної здатності покриття, що визначається вмістом ільменіту і FeMn, або заданим вмістом Mn у наплавленому металі.

  • Вперше розроблена схема і експериментально досліджений процес окислення вуглецю, що використовується у складі чавунного порошку в якості розкислювача в електродному покритті ільменітового виду. Встановлено, що швидкість окислення вуглецю в складі чавунного порошку в 2 рази більша ніж графіту і може досягати значень 6,33 %/с.

  • Експериментально встановлено, що розкислення металу шва чавунним порошком зменшує в ньому загальний вміст кисню в 2 рази і оксидних включень в 1,3...1,4 рази, що наближує його до рівня металу рутилових електродів. При вводі оптимальної кількості чавунного порошку розкислення електродного металу протікає в основному на стадії краплі і пори в металу шва не спостерігаються.

  • Отримані оптимальні технологічні параметри чавунного порошку і


  •